第二篇铝电解槽ppt课件
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第二篇铝电解槽
10.2 铝电解槽
10.2.1 铝电解的工作原理
• 电解质：冰晶石—氧化铝融盐， • 电流：直流电（4~22kA）； • 电解温度：950~970℃； • 电极：阴、阳极均为碳质，阴极上析出铝、而阳 极上析出
CO2（70%）和CO（30%）气体； • 电解总反应：2Al2O3(aq)+3C(s)=4Al(l)+3CO2(g)
1自焙槽
2预焙槽
1自焙阳极电解槽 （1）侧插式 （2）上插式
2预焙阳极电解槽 （1）连续式 （2）不连续式
根据下料方式又可分为中间下料和边部下料 两种槽型。
电解槽的总体结构：
电解槽是在一个钢制槽壳，内部衬以耐火砖和保温层， 压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电 解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。
自焙阳极旁插棒式电解槽
1.基础：绝缘; 2. 阴极：保温、坚固、密封防氧化、底糊防 侵蚀、挡板防淌料、侧部炭糊筑坡; 3. 阳极: 铝箱、钢 质框架; 4. 上部金属结构：支柱、平台、AO料斗、阳极升 降机构、槽帘和排烟系统 5. 导电母线和绝缘设施
下料，集气排烟装置等。
阳 极 装 置
（2）阴极装置 由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。
阴极装置
（3）母线装置 包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。
槽 间 母 线
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
10.2.3.1 不连续预焙阳极电解槽
依加料方式分：边部打壳电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块。 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线. 进电方式：一端进电、双端进电
23——密封圈 24——钢壳
大型预焙铝电解槽生产知识PPT课件
3.0 27.9 25.6 16.5 19.4 57.6 114 103.6 114.2 111.7 155.2 320.1
1.60 14.68 11.75
6.8 7.46 20.62 33.82 22.97 20.59 16.70 19.88 34.21
（预计） 2008
1540
284.1
22.62
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
绪论：了解大型槽，认识大型槽（一）
• 四代槽型： 1、小预焙槽；
•
2、自焙槽；
•
3、中型边部加工预焙槽；
•
4、大型预焙阳极铝电解槽。
• 一、系列电流大 ＜80kA 80～160kA 200～400kA
（80％）——大型槽（500kA、600kA）
4 神火 20.6 5 豫联 18.2
11 登电 6.1 12 永安 5.7
18 禹州 2.0 19 沁阳 1.9
6 商电 12.7 13 淅川 5.6
7 天元 9.4 14 龙祥 5.5 合计 G935 210.7
2006：氧化铝520（37.9％）：电解铝210（22.5％） 2007：氧化铝750（38.5％）：电解铝306（24.4％）
• 1、输入热量多 Q=k I2Rt
•
——强化散热意识 （结构设计、新材料应用、 热
场计算合理、 重视铝水平管理）
•
小槽怕冷，大槽怕热。
• 2、磁场力大 F=λ BIL
• ——减小磁力影响 (优化母线配置、保持规整槽膛 －
减少水平电流、 较高铝水平－增加导体惯量 m.v）
绪论：了解大型槽，认识大型槽（二）
• 可提取铝的矿石：铝土矿、明矾石、霞石、蓝晶石等。
铝电解PPT课件
❖ Na3AlF6熔体中加入LiF后2AlF5的活度都随着LiF含量的增加而 降低。提高电解质的导电性能，降低电解质的初 晶温度，降低电解质熔体的蒸汽压，降低铝在电 解质中的溶解度。LiF应用在稳定性不好，槽龄较 长，需要增加极距的电解槽时，可能会其得较好 的效果。
❖ 氧化铝中含有少量杂质如SiO2 、 Fe2O3 、TiO2 、CaO、 Na2O等。在电解过程中，比铝更正电型的金属氧化物（ SiO2 、 Fe2O3 、TiO2）将会被电解析出的铝还原成金属 进入铝液，从而污染金属铝，降低质量品级。比铝更负电 性的金属氧化物（CaO、Na2O）则会与冰晶石发生反应 ，从而使电解质成分发生改变而影响电解过程，增大氟盐 的消耗。水分同样也会分解冰晶石，还能生成有害的氟化 氢气体而污染环境，并增加液体铝中的氢含量。
1.3 溶剂——氟化盐
❖ 铝电解生产中用的溶剂氟化盐有冰晶石、氟化铝以及作 为添加剂使用的氟化钙、氟化镁、氟化锂等几种。
（1）冰晶石（Na3AlF6）是氧化铝的溶剂，是组成电解质 的主要成分。现代铝电解工业使用的冰晶石为人工合成 冰晶石。下表为人造冰晶石的质量标准：
等级 不小于
F Al 特级 53 13
铝电解惰性可润湿性阴极
2012.05.19
❖ 1.铝电解概述
❖ 1.1铝电解生产流程 ❖ 1.2 原料——氧化铝（Al2O3） ❖ 1.3 溶剂——氟化盐 ❖ 1.4 预焙阳极 ❖ 1.5 铝电解槽的阴极
❖ 2.惰性可润湿阴极
❖ 2.1 TiB2涂层阴极 ❖ 2.2 TiB2陶瓷阴极 ❖ 2.3TiB2复合阴极
附和机械损失等原因，使冰晶石在生产中有一定
的消耗量，一般情况下，每生产1t铝的冰晶石消
耗为5~15kg。
(2)氟化铝（AlF3)
❖ 氧化铝中含有少量杂质如SiO2 、 Fe2O3 、TiO2 、CaO、 Na2O等。在电解过程中，比铝更正电型的金属氧化物（ SiO2 、 Fe2O3 、TiO2）将会被电解析出的铝还原成金属 进入铝液，从而污染金属铝，降低质量品级。比铝更负电 性的金属氧化物（CaO、Na2O）则会与冰晶石发生反应 ，从而使电解质成分发生改变而影响电解过程，增大氟盐 的消耗。水分同样也会分解冰晶石，还能生成有害的氟化 氢气体而污染环境，并增加液体铝中的氢含量。
1.3 溶剂——氟化盐
❖ 铝电解生产中用的溶剂氟化盐有冰晶石、氟化铝以及作 为添加剂使用的氟化钙、氟化镁、氟化锂等几种。
（1）冰晶石（Na3AlF6）是氧化铝的溶剂，是组成电解质 的主要成分。现代铝电解工业使用的冰晶石为人工合成 冰晶石。下表为人造冰晶石的质量标准：
等级 不小于
F Al 特级 53 13
铝电解惰性可润湿性阴极
2012.05.19
❖ 1.铝电解概述
❖ 1.1铝电解生产流程 ❖ 1.2 原料——氧化铝（Al2O3） ❖ 1.3 溶剂——氟化盐 ❖ 1.4 预焙阳极 ❖ 1.5 铝电解槽的阴极
❖ 2.惰性可润湿阴极
❖ 2.1 TiB2涂层阴极 ❖ 2.2 TiB2陶瓷阴极 ❖ 2.3TiB2复合阴极
附和机械损失等原因，使冰晶石在生产中有一定
的消耗量，一般情况下，每生产1t铝的冰晶石消
耗为5~15kg。
(2)氟化铝（AlF3)
阳极效应与铝电解槽电压组成28页PPT
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
阳极效应与铝电解槽电压组成
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
电解槽基础
槽顶水平密封罩板与桁架焊接在一起，在密封板下部由 三角行集气罩，密封板A、B侧各留有12个缺口，一便能 进入阳极导杆。为提高烟气和粉尘的捕集效率，槽顶部 密封板和铝导杆之间采用石棉布密封。
铝制槽罩板上部与水平密封罩板绝缘，下部与槽沿板绝 缘，以防止阳极母线与槽精壳品课间件 形成短路。
阳极炭块组
精品课件
（2） 、内衬及保温绝热结构 中间下料预焙电解槽每台共有16组阴极炭块，阴极尺寸为 3150×515×450mm3，相邻两组炭块之间缝隙为35mm，采用热糊 热扎技术扎缝。 电解槽侧部用1层炭块砌筑，以使电解槽成侧部散热型，易于形成 侧部炉帮。侧部炭块规格520×350×123mm3，炭块与电解槽侧壁 钢板之间有一定的间，作为伸缩缝，以满足电解槽投入生产后炭块 膨胀的需要。在侧部炭块与底部阴极炭块之间有用炭糊扎成的高 200mm、宽250mm的人造伸腿，以便于形成侧部电解质炉帮。 阴极炭块底部为2层耐火砖，每层厚65mm，耐火砖之间用耐火泥粘 结并错缝垒砌，耐火砖下层是一层65mm厚的氧化铝。氧化铝垫层 的作用，一方面是用于保温和防止电解质的侵蚀，另一方面是起到 缓冲热应力的作用。氧化铝下层是2层保温砖，每层厚65mm，中间 用2mm厚的氧化铝粉填缝和找平。最底部是1层65mm厚的硅酸钙特 种绝热板。总高度398mm，保温砖与耐火砖的周边充填耐火颗粒。
阳极炭块规格为1500×660×540mm2。阳极炭块上部有 四个直径为200mm，深为100mm的孔，由磷生铁将炭块和 钢爪头浇铸在一起。
精品课件
二、铝电解槽的阴极结构
（1）、槽壳 槽壳采用摇篮式结构。电解槽槽壳采用摇篮架式。内壁 尺寸：9800mm×4350mm×1350mm， 外廓尺寸： 10544mm×5100mm×1740mm，槽壳总重22.5吨。摇篮架 共有17个，其中两端的两个与电解槽焊接在一起，其余15 个用螺栓和翼板联结在一起，中间垫以10×285×300mm3 的石棉板，起到绝热作用。 摇篮架和槽壳之间由两块钢垫块隔开，钢垫块焊在槽壳 上，其规格为13×15×200mm3，槽底和摇篮架顶部垫有 尺寸为10×140×4370mm3的石棉板，翼使摇篮架在底于 200°C下工作，槽壳坐落在两根250×9300mm的工字钢 梁上（俗称A、B梁）。有4根支持梁与工字钢梁相联结， 用于支撑槽底阴极母线。
铝制槽罩板上部与水平密封罩板绝缘，下部与槽沿板绝 缘，以防止阳极母线与槽精壳品课间件 形成短路。
阳极炭块组
精品课件
（2） 、内衬及保温绝热结构 中间下料预焙电解槽每台共有16组阴极炭块，阴极尺寸为 3150×515×450mm3，相邻两组炭块之间缝隙为35mm，采用热糊 热扎技术扎缝。 电解槽侧部用1层炭块砌筑，以使电解槽成侧部散热型，易于形成 侧部炉帮。侧部炭块规格520×350×123mm3，炭块与电解槽侧壁 钢板之间有一定的间，作为伸缩缝，以满足电解槽投入生产后炭块 膨胀的需要。在侧部炭块与底部阴极炭块之间有用炭糊扎成的高 200mm、宽250mm的人造伸腿，以便于形成侧部电解质炉帮。 阴极炭块底部为2层耐火砖，每层厚65mm，耐火砖之间用耐火泥粘 结并错缝垒砌，耐火砖下层是一层65mm厚的氧化铝。氧化铝垫层 的作用，一方面是用于保温和防止电解质的侵蚀，另一方面是起到 缓冲热应力的作用。氧化铝下层是2层保温砖，每层厚65mm，中间 用2mm厚的氧化铝粉填缝和找平。最底部是1层65mm厚的硅酸钙特 种绝热板。总高度398mm，保温砖与耐火砖的周边充填耐火颗粒。
阳极炭块规格为1500×660×540mm2。阳极炭块上部有 四个直径为200mm，深为100mm的孔，由磷生铁将炭块和 钢爪头浇铸在一起。
精品课件
二、铝电解槽的阴极结构
（1）、槽壳 槽壳采用摇篮式结构。电解槽槽壳采用摇篮架式。内壁 尺寸：9800mm×4350mm×1350mm， 外廓尺寸： 10544mm×5100mm×1740mm，槽壳总重22.5吨。摇篮架 共有17个，其中两端的两个与电解槽焊接在一起，其余15 个用螺栓和翼板联结在一起，中间垫以10×285×300mm3 的石棉板，起到绝热作用。 摇篮架和槽壳之间由两块钢垫块隔开，钢垫块焊在槽壳 上，其规格为13×15×200mm3，槽底和摇篮架顶部垫有 尺寸为10×140×4370mm3的石棉板，翼使摇篮架在底于 200°C下工作，槽壳坐落在两根250×9300mm的工字钢 梁上（俗称A、B梁）。有4根支持梁与工字钢梁相联结， 用于支撑槽底阴极母线。
阳极效应与铝电解槽电压组成PPT课件
电化学极化：
电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率 较慢，需要较高的活化能，为了使电极反应顺利进 行所额外施加的电压称为电化学过电势，这种极化 现象称为电化学极化。
第6页/共26页
E实，阴＜E平，阴
E实，阳＞E平，阳
第7页/共26页
早在1905年，Tafel发现，对于一些常见的电极 反应，过电压与电流密度之间在一定范围内存在 如下定量关系：
第16页/共26页
阳极电压降
阴极电压降组成：阴极材料本身、钢棒和阴极本体 和钢棒接触电压降
第17页/共26页
阳极效应
现象： （1）阳极与电解质周围出现许多细小的弧光闪烁。 （2）电解质停止沸腾，以小滴状向上飞溅。 （3）槽电压升高到数十伏，与电解槽并联的低压灯泡发亮。 （4)阳极气体中氟离子含量大大提高，并有CF4和C2F6逸出。
第24页/共26页
阳极效应与电解槽的生产状态： （1）信号灯暗淡，电压只有几伏或十几伏，电解槽 处于热行程； （2）信号灯异常明亮，电压达到50-100V，电解 槽处于冷行程。 （3）灯光明亮，电压20-30V，阳极上火花放电均 匀，加入氧化铝后，易于熄灭。
第25页/共26页
感谢您的观看！
第26页/共26页
ŋ = a + b lg Ic
Ic —阴极电流密度 a：单位电流密度时的过电压，与电解质分子比和 电极材料有关。 b:是过电压的决定因素。对大多数金属来说差不多， 常温下等于0.05V
第8页/共26页
极化曲线 过电压或电极电势与电流密度之间的关系
E逆 = E0 E不可逆 = E过
随着电流密度的增大， （1）两电极上的过电压 增大。 （2）阴极电极电势变小， 阳极电极电势变大。使外 加电压增加，额外消耗了 电能。
电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率 较慢，需要较高的活化能，为了使电极反应顺利进 行所额外施加的电压称为电化学过电势，这种极化 现象称为电化学极化。
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E实，阴＜E平，阴
E实，阳＞E平，阳
第7页/共26页
早在1905年，Tafel发现，对于一些常见的电极 反应，过电压与电流密度之间在一定范围内存在 如下定量关系：
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阳极电压降
阴极电压降组成：阴极材料本身、钢棒和阴极本体 和钢棒接触电压降
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阳极效应
现象： （1）阳极与电解质周围出现许多细小的弧光闪烁。 （2）电解质停止沸腾，以小滴状向上飞溅。 （3）槽电压升高到数十伏，与电解槽并联的低压灯泡发亮。 （4)阳极气体中氟离子含量大大提高，并有CF4和C2F6逸出。
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阳极效应与电解槽的生产状态： （1）信号灯暗淡，电压只有几伏或十几伏，电解槽 处于热行程； （2）信号灯异常明亮，电压达到50-100V，电解 槽处于冷行程。 （3）灯光明亮，电压20-30V，阳极上火花放电均 匀，加入氧化铝后，易于熄灭。
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ŋ = a + b lg Ic
Ic —阴极电流密度 a：单位电流密度时的过电压，与电解质分子比和 电极材料有关。 b:是过电压的决定因素。对大多数金属来说差不多， 常温下等于0.05V
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极化曲线 过电压或电极电势与电流密度之间的关系
E逆 = E0 E不可逆 = E过
随着电流密度的增大， （1）两电极上的过电压 增大。 （2）阴极电极电势变小， 阳极电极电势变大。使外 加电压增加，额外消耗了 电能。
铝电解教程.ppt
• 电解槽排布方式：
• 横向排列 l 纵向排列
单行排列 双行排列
铝电解槽配置图
铝电解槽的母线配置
图4-2-8
未来铝电解槽的改进
•
目前的铝电解槽尚存在一些问题：生产过程能量
利用率较低，电流效率不太理想，单位产品的投资费
用较高，控制污染的设备费用也很贵。
• 4.2.4.1 原有电解槽的改造
•
原有电解槽的改造包括阴极材料、阳极材料及槽
⑷炭阳极对阳极糊的要求
阳极糊要求有一定的塑性（或流动性），以便 填满拔棒后留下的孔洞；但流动时不能引起焦 粒偏析，孔洞不能被富含沥青的糊所填充，以 免此处焦化后孔隙率过高；
流动性与糊中沥青配比、沥青的软化点、阳极 上部温度等因素有关。
阳极糊的质量主要取决于固定炭粒的粒度组成， 沥青配比由粒度组成确定。
化作用，基本上同旁插棒槽。在焦化过程
中，也形成了烧结锥体。阳极棒通过上层
的液体糊，一直插到阳层的
阳极糊来充填，结果生成所谓“二次阳
极”。这对于阳极的质量有一定的影响。
自焙阳极上插棒式电解槽简图
图4-2-5
(3) 连续预焙阳极电解槽
相对于非连续式有如下特点： • 优点： 无阳极残极，预焙炭块消耗量小； 阳极电流分布均匀，故阳极消耗均匀； 生产的连续性。 • 缺点： 阳极不能用氧化铝保温，热损失大； 炭块之间接缝存在接触电压降，故槽电
铝电解工业初期的小型预焙电解槽； 20世纪20~40年代，相继采用旁插棒式 自焙阳极和上插棒式自焙阳极； 50年代后大型预焙阳极。
铝电解槽的发展从19世纪末至今已经有了一百多 年的历史。
ã 初期：电流强度为4~8kA的小型预焙阳极电 解槽，产铝量为20~40kg/d；电能消耗为 42kW·h。
铝电解课件
度和防止电解质界面凝固； (c) 热稳定性和化学稳定性良好，使阳极能够在高温和腐 蚀性的环境下工作； (d) 杂质含量低，防止对金属铝的污染；
(e) 适宜的机械性能，以便经受粗糙的搬运；
(f) 合适的密度和空隙率，减少金属铝的侵入； (g) 气体渗透率低，减少阳极内部氧化； (h) 应有适宜的抗热震性。
常压下加热不熔化，但在高温下升华。
它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以调整
电解质的分子比，主要用于降低熔体的分子比，降低电解
温度。以保证生产技术条件的稳定。
铝电解用其它氟化盐
铝电解生产中所用的氟化盐主要是冰晶石和氟化铝， 其次有一些用来调整和改善电解质性质的添加剂，如
氟化钙、氟化镁、氟化钠和碳酸钠等。
(8) 导电性：
高纯铝（99.995%）的电阻率在293K时为(2.62~2.65)×10-8Ω·m-1。
2.1 概述
7.铝的用途
铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力
学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认
为最为经济实用。 铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度(分别为
阴极碳块生产
无烟煤经过1500~2100℃电煅烧处理，使得后料部分石墨 化，并配入部分人造石墨，制成阴极碳块，经过焙烧后进 行机械加工，即可得到半石墨质阴极碳块。
在电解过程中，阳极是消耗的，其理论消耗是334kg/t· Al， 而实际消耗一般为380~450kg/t· Al，这与阳极质量、电解 技术条件有关。降低阳极消耗可以提高铝厂的电流效率、 降低电耗和增加铝产量，从而提高经济效益。
1.
2.
(e) 适宜的机械性能，以便经受粗糙的搬运；
(f) 合适的密度和空隙率，减少金属铝的侵入； (g) 气体渗透率低，减少阳极内部氧化； (h) 应有适宜的抗热震性。
常压下加热不熔化，但在高温下升华。
它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以调整
电解质的分子比，主要用于降低熔体的分子比，降低电解
温度。以保证生产技术条件的稳定。
铝电解用其它氟化盐
铝电解生产中所用的氟化盐主要是冰晶石和氟化铝， 其次有一些用来调整和改善电解质性质的添加剂，如
氟化钙、氟化镁、氟化钠和碳酸钠等。
(8) 导电性：
高纯铝（99.995%）的电阻率在293K时为(2.62~2.65)×10-8Ω·m-1。
2.1 概述
7.铝的用途
铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力
学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认
为最为经济实用。 铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度(分别为
阴极碳块生产
无烟煤经过1500~2100℃电煅烧处理，使得后料部分石墨 化，并配入部分人造石墨，制成阴极碳块，经过焙烧后进 行机械加工，即可得到半石墨质阴极碳块。
在电解过程中，阳极是消耗的，其理论消耗是334kg/t· Al， 而实际消耗一般为380~450kg/t· Al，这与阳极质量、电解 技术条件有关。降低阳极消耗可以提高铝厂的电流效率、 降低电耗和增加铝产量，从而提高经济效益。
1.
2.
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大型中间下料预焙槽简图 1——槽罩 2——钢爪梁 3——阳极 4——电解质 5——槽壳 6——涂层 7——铝 8——阳极炭块 9—— 阴极棒 10——保温砖 11——排烟装置 12——氧化铝 13——导杆 14——夹板 15——螺栓 16——打 壳和电式下料器 17——氧化铝 18——壳面 19——边部砖 20——边部保温砖 21——结壳 22——边部
电解槽是在一个钢制槽壳，内部衬以耐火砖和保温层， 压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电 解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。
烟罩
电解质
阳极 炭块
钢导电棒
铝电解槽结构图
钢制槽壳
铝液
耐火 材料
阴极 炭块
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽的各部分构成： 主要包括阳极装置、阴极装置、母线装置、电器绝缘。 （1）阳极装置（上部结构） 电解过程中，阳极不断消耗，需通过调整极距来调整电解质 温度。电解槽正常操作时要经常升降阳极。因此，阳极装置 主要由阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构组成。此外打壳
铝冶金设备—融盐电解槽
阴极结构
阴极结构包括钢制槽壳和内衬两部分。 （1）槽壳具有较大的刚度和强度。一般电解槽槽壳 采用双层围带、摇篮架、小船型结构，它由长侧板、 短侧板，长侧内膛板、底板和摇篮托架等焊接组装而 成。 （2）内衬：内衬砌体的结构和尺寸是根据生产工艺 要求和现有材料的性能,通过计算确定的。底部：由下 往上一层硅酸钙保温板 二层保温砖 一层高强防渗料 一层阴极碳块 （3）侧部： 一层侧部碳块，在大面侧部碳块下部是高强防渗料及 保温砖伸缩缝砌体。小面侧部碳块下部是轻质浇注料， 所有底部碳块缝的连接均采用捣固糊，侧部碳块缝的 连接采用侧块间碳胶。
铝冶金设备—融盐电解槽
槽罩结构 采用厚度为1.0~1.5mm铝板与铝型材框架焊接 而成。 母线配制 母线系统是采用电磁流体动力学模拟及母线断 面优化软件进行设计槽周围母线。电解槽采用 大面五点进电方式。
铝冶金设备—融盐电解槽
预焙阳极电解槽阳极炭块组
阳极炭块组包括阳极炭块、钢爪、铝导杆等三部分，铝导杆用夹具夹紧在 阳极母线大梁上，或者夹在母线梁上下方的钢架上。依据槽电流强度和阳 极电流密度确定阳极炭块的水平面积，并依据阳极炭块的尺寸进一步定出 炭块的数目。通常有三备用炭块组，即单块组、双块组和三块组。。
铝冶金设备—融盐电解槽
10.2 铝电解槽
10.2.1 铝电解的工作原理
• 电解质：冰晶石—氧化铝融盐， • 电流：直流电（4~22kA）； • 电解温度：950~970℃； • 电极：阴、阳极均为碳质，阴极上析出铝、而阳 极上析出
CO2（70%）和CO（30%）气体； • 电解总反应：2Al2O3(aq)+3C(s)=4Al(l)+3CO2(g)
(1) 阳极碳块组包括铝导杆、铝—钢爆炸焊片、水平 钢爪梁、钢爪头和阳极碳块组成。(2) 阳极升降传动 机构固定在腹板梁的顶部，它由减速机、电动机、螺 旋起重机、阳极母线吊挂装置及安全离合器组。（3） 打壳下料装置：打壳下料装置设桁架上，每个下料点 一套，打壳头由普通气缸驱动。（4）集气烟罩及排 风支管：电解槽的集气烟罩由上部结构上的顶板和槽 周可人开闭的铝合金烟罩组成。
铝冶金设备—融盐电解槽 铝电解槽种类：
1自焙阳极电解槽 2预焙阳极电解槽（大型预焙槽主流）
1自焙槽
2预焙槽
铝冶金设备—融盐电解槽
1自焙阳极电解槽 （1）侧插式 （2）上插式
2预焙阳极电解槽 （1）连续式 （2）不连续式
根据下料方式又可分为中间下Fra bibliotek和边部下料 两种槽型。
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽的总体结构：
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解生产流程图
铝冶金设备—融盐电解槽
原铝生产的物料流量图
铝冶金设备—融盐电解槽
铝冶金设备—融盐电解槽
铝冶金设备—融盐电解槽 铝电解槽的主要特征示意图
铝冶金设备—融盐电解槽
10.2.2.铝电解槽的发展和现状 三个发展阶段：
铝电解工业初期的小型预焙电解槽； 20世纪20~40年代，相继采用旁插棒式自焙 阳极和上插棒式自焙阳极； 50年代后大型预焙阳极
铝冶金设备—融盐电解槽
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解槽 ——融盐电解槽
孝于亲，所当执
铝冶金设备—融盐电解槽
融盐电解槽
1 概述 2 铝电解槽 2.1 铝电解的工作原理 2.2 铝电解槽的发展历史和现状 2.3 铝电解槽的构造及技术参数 2.4 未来铝电解槽的改进
铝冶金设备—融盐电解槽
10.1 概 述
金属元素的物理化学性质决定其生产方法。包括铝、镁和碱 金属及碱土金属在内的轻金属以及稀土金属都是负电性很强的 元素。 熔盐电解实际上是生产各种轻金属的主要的，有时甚至是唯 一的工业方法，熔盐电解也是制取稀土金属的主要方法。 熔盐电解槽是轻金属、稀土金属进行熔盐电解的主体设备， 其地位非常重要，融盐电解槽的设计是否合理，直接影响到被 电解金属的产量以及能耗等各项技术经济指标。
10.2.3.1 不连续预焙阳极电解槽
依加料方式分：边部打壳电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块。 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线. 进电方式：一端进电、双端进电
预焙阳极电解槽(中部打壳)
预焙阳极电解槽(边部打壳)
铝冶金设备—融盐电解槽
大型中间下料预焙槽简图
下料，集气排烟装置等。
阳 极 装 置
铝冶金设备—融盐电解槽
（2）阴极装置 由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。
阴极装置
铝冶金设备—融盐电解槽
（3）母线装置 包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。
槽 间 母 线
铝冶金设备—融盐电解槽
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
铝冶金设备—融盐电解槽
炭块 23——密封圈 24——钢壳
铝冶金设备—融盐电解槽
预焙阳极电解槽结构
依加料方式分：边部打壳 电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、 钢爪、炭块 阴极装置：阴极炭块、钢 质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极 母线、立柱母线
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽上部结构
电解槽上部结构。主要由阳极结构，包括阳极母线、 阳极传动机构及及腹板支撑梁等。
电解槽是在一个钢制槽壳，内部衬以耐火砖和保温层， 压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电 解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。
烟罩
电解质
阳极 炭块
钢导电棒
铝电解槽结构图
钢制槽壳
铝液
耐火 材料
阴极 炭块
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽的各部分构成： 主要包括阳极装置、阴极装置、母线装置、电器绝缘。 （1）阳极装置（上部结构） 电解过程中，阳极不断消耗，需通过调整极距来调整电解质 温度。电解槽正常操作时要经常升降阳极。因此，阳极装置 主要由阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构组成。此外打壳
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阴极结构
阴极结构包括钢制槽壳和内衬两部分。 （1）槽壳具有较大的刚度和强度。一般电解槽槽壳 采用双层围带、摇篮架、小船型结构，它由长侧板、 短侧板，长侧内膛板、底板和摇篮托架等焊接组装而 成。 （2）内衬：内衬砌体的结构和尺寸是根据生产工艺 要求和现有材料的性能,通过计算确定的。底部：由下 往上一层硅酸钙保温板 二层保温砖 一层高强防渗料 一层阴极碳块 （3）侧部： 一层侧部碳块，在大面侧部碳块下部是高强防渗料及 保温砖伸缩缝砌体。小面侧部碳块下部是轻质浇注料， 所有底部碳块缝的连接均采用捣固糊，侧部碳块缝的 连接采用侧块间碳胶。
铝冶金设备—融盐电解槽
槽罩结构 采用厚度为1.0~1.5mm铝板与铝型材框架焊接 而成。 母线配制 母线系统是采用电磁流体动力学模拟及母线断 面优化软件进行设计槽周围母线。电解槽采用 大面五点进电方式。
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预焙阳极电解槽阳极炭块组
阳极炭块组包括阳极炭块、钢爪、铝导杆等三部分，铝导杆用夹具夹紧在 阳极母线大梁上，或者夹在母线梁上下方的钢架上。依据槽电流强度和阳 极电流密度确定阳极炭块的水平面积，并依据阳极炭块的尺寸进一步定出 炭块的数目。通常有三备用炭块组，即单块组、双块组和三块组。。
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10.2 铝电解槽
10.2.1 铝电解的工作原理
• 电解质：冰晶石—氧化铝融盐， • 电流：直流电（4~22kA）； • 电解温度：950~970℃； • 电极：阴、阳极均为碳质，阴极上析出铝、而阳 极上析出
CO2（70%）和CO（30%）气体； • 电解总反应：2Al2O3(aq)+3C(s)=4Al(l)+3CO2(g)
(1) 阳极碳块组包括铝导杆、铝—钢爆炸焊片、水平 钢爪梁、钢爪头和阳极碳块组成。(2) 阳极升降传动 机构固定在腹板梁的顶部，它由减速机、电动机、螺 旋起重机、阳极母线吊挂装置及安全离合器组。（3） 打壳下料装置：打壳下料装置设桁架上，每个下料点 一套，打壳头由普通气缸驱动。（4）集气烟罩及排 风支管：电解槽的集气烟罩由上部结构上的顶板和槽 周可人开闭的铝合金烟罩组成。
铝冶金设备—融盐电解槽 铝电解槽种类：
1自焙阳极电解槽 2预焙阳极电解槽（大型预焙槽主流）
1自焙槽
2预焙槽
铝冶金设备—融盐电解槽
1自焙阳极电解槽 （1）侧插式 （2）上插式
2预焙阳极电解槽 （1）连续式 （2）不连续式
根据下料方式又可分为中间下Fra bibliotek和边部下料 两种槽型。
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽的总体结构：
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解生产流程图
铝冶金设备—融盐电解槽
原铝生产的物料流量图
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铝冶金设备—融盐电解槽
铝冶金设备—融盐电解槽 铝电解槽的主要特征示意图
铝冶金设备—融盐电解槽
10.2.2.铝电解槽的发展和现状 三个发展阶段：
铝电解工业初期的小型预焙电解槽； 20世纪20~40年代，相继采用旁插棒式自焙 阳极和上插棒式自焙阳极； 50年代后大型预焙阳极
铝冶金设备—融盐电解槽
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铝电解槽 ——融盐电解槽
孝于亲，所当执
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融盐电解槽
1 概述 2 铝电解槽 2.1 铝电解的工作原理 2.2 铝电解槽的发展历史和现状 2.3 铝电解槽的构造及技术参数 2.4 未来铝电解槽的改进
铝冶金设备—融盐电解槽
10.1 概 述
金属元素的物理化学性质决定其生产方法。包括铝、镁和碱 金属及碱土金属在内的轻金属以及稀土金属都是负电性很强的 元素。 熔盐电解实际上是生产各种轻金属的主要的，有时甚至是唯 一的工业方法，熔盐电解也是制取稀土金属的主要方法。 熔盐电解槽是轻金属、稀土金属进行熔盐电解的主体设备， 其地位非常重要，融盐电解槽的设计是否合理，直接影响到被 电解金属的产量以及能耗等各项技术经济指标。
10.2.3.1 不连续预焙阳极电解槽
依加料方式分：边部打壳电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块。 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线. 进电方式：一端进电、双端进电
预焙阳极电解槽(中部打壳)
预焙阳极电解槽(边部打壳)
铝冶金设备—融盐电解槽
大型中间下料预焙槽简图
下料，集气排烟装置等。
阳 极 装 置
铝冶金设备—融盐电解槽
（2）阴极装置 由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。
阴极装置
铝冶金设备—融盐电解槽
（3）母线装置 包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。
槽 间 母 线
铝冶金设备—融盐电解槽
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
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炭块 23——密封圈 24——钢壳
铝冶金设备—融盐电解槽
预焙阳极电解槽结构
依加料方式分：边部打壳 电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、 钢爪、炭块 阴极装置：阴极炭块、钢 质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极 母线、立柱母线
铝冶金设备—融盐电解槽
电解槽上部结构
电解槽上部结构。主要由阳极结构，包括阳极母线、 阳极传动机构及及腹板支撑梁等。